CN114437318A - 一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法 - Google Patents
一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114437318A CN114437318A CN202210233102.2A CN202210233102A CN114437318A CN 114437318 A CN114437318 A CN 114437318A CN 202210233102 A CN202210233102 A CN 202210233102A CN 114437318 A CN114437318 A CN 114437318A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene oxide
- polylactic acid
- composite material
- reaction
- acid composite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
- C08G63/02—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
- C08G63/06—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from hydroxycarboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种氧化石墨烯‑聚乳酸复合材料的制备方法，涉及复合材料技术领域，制备方法包括如下步骤：称取10‑30份精制乳酸、0.25‑0.5份氧化石墨烯粉末和精制乳酸质量0.5％的催化剂一起放入反应器中，在真空条件下，先进行预聚反应，再进行前聚反应，然后进行后聚反应得到粗产物；将粗产物进行提纯得到氧化石墨烯‑聚乳酸复合材料。本发明的制备方法以氧化石墨烯作为改善聚乳酸性能的无机粒子，氧化石墨烯与聚乳酸分子能够通过化学共价键及氢键共同形成强有力作用力，有利于氧化石墨烯的分散，也有利于聚乳酸的扩链及分子链间的交联，进而改善聚乳酸脆性大、耐冲击性差、耐热性差等问题。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法。
背景技术
聚乳酸(聚乳酸)是一种可生物降解的绿色高分子材料，在生物降解高分子领域中占据着重要的地位，它可由含淀粉的农作物发酵后得到的乳酸缩聚而成。
聚乳酸的物理性能良好，可用于成型加工各种工业用和民用的塑料制品，如食品包装、快餐饭盒、无纺布和工业及民用布等。同时聚乳酸属于脂肪族聚酯类化合物，具有良好的生物相容性和生物可降解性，并且无毒无刺激，在人体内可以自然代谢、无残留，因此在生物医用领域被广泛用作组织工程、人体器官、仿生智能材料、手术缝合线、控释药物等。但是由于聚乳酸存在的一些缺陷，如脆性大、耐冲击性差、耐热性差等，阻碍了它的广泛应用。因此需要对聚乳酸进行改性。石墨烯作为一种高性能填料，常被用来增强聚合物或赋予聚合物一些性能，如一些耐热、导电导热等。由于聚乳酸为聚酯型聚合物，添加无机粒子增强时，需考虑无机粒子与聚乳酸分子链相互作用力，即聚乳酸与无机粒子相容性；石墨烯自身无含氧官能团，在聚乳酸基体中，聚乳酸与石墨烯仅存在分子间作用力，对石墨烯/聚乳酸复合材料力学性能改善不佳。
发明内容
为此，本发明提供一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法，以解决现有技术中采用石墨烯对聚乳酸进行改性得到的石墨烯/聚乳酸复合材料力学性能改善不佳的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
根据本发明的第一方面，一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
称取10-30份精制乳酸、0.25-0.5份氧化石墨烯粉末和精制乳酸质量0.5％的催化剂一起放入反应器中，在真空条件下，先进行预聚反应，再进行前聚反应，然后进行后聚反应得到粗产物；将粗产物进行提纯得到氧化石墨烯-聚乳酸复合材料。
进一步地，所述氧化石墨烯采用改进型Hummers法制备得到。
进一步地，所述精制乳酸是将乳酸用旋转蒸发仪精制后得到。
进一步地，所述催化剂为对甲苯磺酸和氯化亚锡的复合催化剂。
进一步地，所述催化剂中对甲苯磺酸和氯化亚锡的摩尔比例为1：1。
进一步地，所述预聚反应的真空度为0.07-0.1MPa，反应温度为110-140℃，反应时间为3-6h。
进一步地，所述前聚反应的真空度为0.1-0.2MPa，反应温度为140-160℃，反应时间为1-4h。
进一步地，所述后聚反应的真空度为0.1-0.2MPa，反应温度为160-180℃，反应时间为6-12h。
进一步地，所述提纯的具体步骤为：先将所述粗产物置于氯仿中溶解，再逐滴滴加到甲醇中，静置5-7h后，除去上清液，抽滤，烘干即可。
进一步地，所述真空条件所采用的抽真空设备为循环水真空泵；所述循环水真空泵所用的循环水是通过冷却系统收集反应生成的水得到。
本发明具有如下优点：
本发明一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法以氧化石墨烯作为改善聚乳酸性能的无机粒子，能有效改善氧化石墨烯与聚乳酸分子的界面作用，氧化石墨烯与聚乳酸分子能够通过化学共价键及氢键共同形成强有力作用力，有利于氧化石墨烯的分散，也有利于聚乳酸的扩链及分子链间的交联，进而改善聚乳酸脆性大、耐冲击性差、耐热性差等问题。
本发明的制备方法中将氧化石墨烯与聚乳酸共混加工时，预先采用原位聚合，使得氧化石墨烯与乳酸反应形成氧化石墨烯-聚乳酸低聚物，然后将此低聚物与聚乳酸共混，由于聚乳酸低聚物有良好相容性且能快速与聚乳酸大分子链形成扩链分散，在短时间完成氧化石墨烯与聚乳酸的共混，缩短聚乳酸加工时间，进而降低聚乳酸在加工过程中的降解作用，提高氧化石墨烯在提高聚乳酸性能的效率。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)采用改进型Hummers法制备出氧化石墨烯，并干燥备用；乳酸利用旋转蒸发仪精制得到精制乳酸，备用。
(2)称取10g精制乳酸、0.25g氧化石墨烯粉末和精制乳酸质量0.5％的催化剂一起放入反应釜中；所述催化剂为对甲苯磺酸和氯化亚锡的复合催化剂，其中，对甲苯磺酸0.0238g，氯化亚锡0.0262g。
(3)预聚反应阶段：将上述反应釜升温至120℃，并抽真空至0.07MPa，反应4h。
(4)前聚反应阶段：将上述温度升至145℃，并抽真空至0.1MPa，反应2h。
(5)后聚反应阶段：将上述温度升至175℃，并抽真空至0.1MPa，反应10h。
(6)反应结束后，将得到的粗产物进行提纯，先将粗产物置于氯仿中溶解，再逐滴滴加到甲醇中，静置6h后，除去上清液，抽滤，烘干，即得氧化石墨烯-聚乳酸复合材料。
其中，(3)预聚反应阶段、(4)前聚反应阶段和(5)后聚反应阶段中所采用的抽真空设备为循环水真空泵；所述循环水真空泵所用的循环水是通过冷却系统收集反应生成的水得到。
实施例2
本实施例提供一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)采用改进型Hummers法制备出氧化石墨烯，并干燥备用；乳酸利用旋转蒸发仪精制得到精制乳酸，备用。
(2)称取15g精制乳酸、0.3g氧化石墨烯粉末和精制乳酸质量0.5％的催化剂一起放入反应釜中；所述催化剂为对甲苯磺酸和氯化亚锡的复合催化剂，其中，对甲苯磺酸0.0356g，氯化亚锡0.0394g。
(3)预聚反应阶段：将上述反应釜升温至120℃，并抽真空至0.07MPa，反应4h。
(4)前聚反应阶段：将上述温度升至145℃，并抽真空至0.1MPa，反应2h。
(5)后聚反应阶段：将上述温度升至175℃，并抽真空至0.1MPa，反应10h。
(6)反应结束后，将得到的粗产物进行提纯，先将粗产物置于氯仿中溶解，再逐滴滴加到甲醇中，静置6h后，除去上清液，抽滤，烘干，即得氧化石墨烯-聚乳酸复合材料。
其中，(3)预聚反应阶段、(4)前聚反应阶段和(5)后聚反应阶段中所采用的抽真空设备为循环水真空泵；所述循环水真空泵所用的循环水是通过冷却系统收集反应生成的水得到。
实施例3
本实施例提供一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)采用改进型Hummers法制备出氧化石墨烯，并干燥备用；乳酸利用旋转蒸发仪精制得到精制乳酸，备用。
(2)称取20g精制乳酸、0.35g氧化石墨烯粉末和精制乳酸质量0.5％的催化剂一起放入反应釜中；所述催化剂为对甲苯磺酸和氯化亚锡的复合催化剂，其中，对甲苯磺酸0.0475g，氯化亚锡0.0525g。
(3)预聚反应阶段：将上述反应釜升温至120℃，并抽真空至0.1MPa，反应4h。
(4)前聚反应阶段：将上述温度升至145℃，并抽真空至0.1MPa，反应2h。
(5)后聚反应阶段：将上述温度升至180℃，并抽真空至0.1MPa，反应10h。
(6)反应结束后，将得到的粗产物进行提纯，先将粗产物置于氯仿中溶解，再逐滴滴加到甲醇中，静置6h后，除去上清液，抽滤，烘干，即得氧化石墨烯-聚乳酸复合材料。
其中，(3)预聚反应阶段、(4)前聚反应阶段和(5)后聚反应阶段中所采用的抽真空设备为循环水真空泵；所述循环水真空泵所用的循环水是通过冷却系统收集反应生成的水得到。
实施例4
本实施例提供一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)采用改进型Hummers法制备出氧化石墨烯，并干燥备用；乳酸利用旋转蒸发仪精制得到精制乳酸，备用。
(2)称取30g精制乳酸、0.5g氧化石墨烯粉末和精制乳酸质量0.5％的催化剂一起放入反应釜中；所述催化剂为对甲苯磺酸和氯化亚锡的复合催化剂，其中，对甲苯磺酸0.0713g，氯化亚锡0.0787g。
(3)预聚反应阶段：将上述反应釜升温至120℃，并抽真空至0.07MPa，反应4h。
(4)前聚反应阶段：将上述温度升至145℃，并抽真空至0.1MPa，反应2h。
(5)后聚反应阶段：将上述温度升至180℃，并抽真空至0.1MPa，反应10h。
(6)反应结束后，将得到的粗产物进行提纯，先将粗产物置于氯仿中溶解，再逐滴滴加到甲醇中，静置6h后，除去上清液，抽滤，烘干，即得氧化石墨烯-聚乳酸复合材料。
其中，(3)预聚反应阶段、(4)前聚反应阶段和(5)后聚反应阶段中所采用的抽真空设备为循环水真空泵；所述循环水真空泵所用的循环水是通过冷却系统收集反应生成的水得到。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
称取10-30份精制乳酸、0.25-0.5份氧化石墨烯粉末和精制乳酸质量0.5％的催化剂一起放入反应器中，在真空条件下，先进行预聚反应，再进行前聚反应，然后进行后聚反应得到粗产物；
将粗产物进行提纯得到氧化石墨烯-聚乳酸复合材料。
2.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯采用改进型Hummers法制备得到。
3.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述精制乳酸是将乳酸用旋转蒸发仪精制后得到。
4.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述催化剂为对甲苯磺酸和氯化亚锡的复合催化剂。
5.如权利要求4所述的一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述催化剂中对甲苯磺酸和氯化亚锡的摩尔比例为1：1。
6.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述预聚反应的真空度为0.07-0.1MPa，反应温度为110-140℃，反应时间为3-6h。
7.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述前聚反应的真空度为0.1-0.2MPa，反应温度为140-160℃，反应时间为1-4h。
8.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述后聚反应的真空度为0.1-0.2MPa，反应温度为160-180℃，反应时间为6-12h。
9.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述提纯的具体步骤为：先将所述粗产物置于氯仿中溶解，再逐滴滴加到甲醇中，静置5-7h后，除去上清液，抽滤，烘干即可。
10.如权利要求1所述的一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述真空条件所采用的抽真空设备为循环水真空泵；所述循环水真空泵所用的循环水是通过冷却系统收集反应生成的水得到。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210233102.2A CN114437318A (zh) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | 一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210233102.2A CN114437318A (zh) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | 一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114437318A true CN114437318A (zh) | 2022-05-06 |
Family
ID=81359182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210233102.2A Pending CN114437318A (zh) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | 一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114437318A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103086367A (zh) * | 2013-01-16 | 2013-05-08 | 天津工业大学 | 一种聚乳酸功能化石墨烯的制备方法 |
| CN103804661A (zh) * | 2014-01-22 | 2014-05-21 | 盐城菁华新材料科技有限公司 | 一种石墨烯/聚乳酸复合材料及其制备方法 |
| CN104710733A (zh) * | 2015-04-07 | 2015-06-17 | 嘉兴学院 | 一种耐热抗菌聚乳酸材料及其制备方法 |
| CN113667102A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-11-19 | 浙江大学衢州研究院 | 一种基于成核剂的制备高分子量聚乳酸的方法 |
-
2022
- 2022-03-09 CN CN202210233102.2A patent/CN114437318A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103086367A (zh) * | 2013-01-16 | 2013-05-08 | 天津工业大学 | 一种聚乳酸功能化石墨烯的制备方法 |
| CN103804661A (zh) * | 2014-01-22 | 2014-05-21 | 盐城菁华新材料科技有限公司 | 一种石墨烯/聚乳酸复合材料及其制备方法 |
| CN104710733A (zh) * | 2015-04-07 | 2015-06-17 | 嘉兴学院 | 一种耐热抗菌聚乳酸材料及其制备方法 |
| CN113667102A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-11-19 | 浙江大学衢州研究院 | 一种基于成核剂的制备高分子量聚乳酸的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101240218B1 (ko) | 폴리락트산 및 그 제조 방법 | |
| CN105199347A (zh) | Pla/mmt降解增强母料共混改性pla/pbat复合材料及其制备方法 | |
| JP2008069271A (ja) | ポリラクチドの製造方法 | |
| CN115418089B (zh) | 一种聚乳酸改性剂及耐拉伸的高强度改性聚乳酸 | |
| CN104559100A (zh) | 功能化环糊精阻燃聚乳酸复合材料及其制备方法 | |
| CN111087579A (zh) | 残留单体少的聚乙醇酸的制备方法 | |
| CN111410739A (zh) | 一种绿色长效阻燃尼龙6共聚物及其制备方法 | |
| JP5461755B2 (ja) | ポリ乳酸 | |
| CN114437318A (zh) | 一种氧化石墨烯-聚乳酸复合材料的制备方法 | |
| CN114196011A (zh) | 一种长效抗菌生物基尼龙树脂及其制备方法 | |
| EP2395009B1 (en) | Polylactide resin and preparation method thereof | |
| CN105237974B (zh) | 一种原位聚合pla/mmt降解增强母料及其制备方法 | |
| CN112280017A (zh) | 抗静电pbst聚合物的制备方法及抗静电pbst聚合物 | |
| JP5323312B2 (ja) | ポリラクチドの製造方法 | |
| CN113429762A (zh) | 一种淀粉/聚乳酸/pbat纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN114133545B (zh) | 一种阻燃聚乳酸及其制备方法 | |
| CN101225120B (zh) | 一种微波制备魔芋葡甘聚糖接枝聚酯的方法 | |
| KR101557535B1 (ko) | 공중합 폴리아미드 수지, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 성형품 | |
| JP2006152196A (ja) | 生分解性樹脂組成物 | |
| CN116120532B (zh) | 一种聚丁二酸丁二醇酯的制备方法及聚丁二酸丁二醇酯 | |
| CN110483846B (zh) | 一种阻燃生物质基抗菌膜的制备工艺 | |
| KR101557543B1 (ko) | 폴리아미드 수지, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 성형품 | |
| CN113004499B (zh) | 生物可降解的聚酯弹性体及其制备方法和应用 | |
| CN116023635A (zh) | 一种聚乳酸的制备方法及其产品 | |
| CN115725130B (zh) | 一种抗菌增韧pe复合材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |